1.1基本特性

　　R32和幾種常用制冷劑的ODP，GWP和沸點(diǎn)，摩爾質(zhì)量，臨界溫度，臨界壓力和臨界密度。R32在沸點(diǎn)上與R410A*為接近，實(shí)際上R32就是R410A的主要組元。R32的GWP值適中（675），遠(yuǎn)低于R410A和R22.R32制冷劑在空氣源熱泵熱水器行業(yè)的推廣應(yīng)用，也將促進(jìn)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)政策的落實(shí)。同時(shí)，R32由于具有較低的GWP值，符合歐洲國(guó)家提倡的低GWP制冷劑的替代方向。R32的摩爾質(zhì)量?jī)H為R22的0.6倍，為R410A的71.7%.由于充注量大體與摩爾質(zhì)量成正比，因此R32充注量?jī)H為R22的0.6倍，為R410A的71.7%.

　　LFL為*低可燃燒極限，即在特定試驗(yàn)條件下，可燃制冷劑在其與空氣的均勻混合物中能夠維持火焰?zhèn)鞑サ?小濃度。一般，LFL以制冷劑在空氣中的體積分?jǐn)?shù)表示。LFL數(shù)值越小，表明可然性越強(qiáng)；LFL為無(wú)表示這種制冷劑在空氣中不可燃。燃燒熱HOC表示1kmol的可燃制冷劑，在25和101.325kPa條件下，完全燃燒且燃燒生成物均處于氣相狀態(tài)時(shí)所放出的熱量。TLVTWA為慢性毒性指標(biāo)，該數(shù)值越大，表明毒性越低。

　　R32是一種毒性和R22相當(dāng)?shù)?，弱可燃性的制冷劑?/p>

　　1.2基本熱物理量對(duì)比

　　1.2.1冷凝壓力和蒸發(fā)壓力

　　在相同的冷凝溫度下，R32的冷凝壓力比R410A和R22的都高；隨著冷凝溫度的升高，冷凝壓力也升高。比如，在60冷凝溫度下，R22，R410A和R32的冷凝壓力分別為2.3MPa，3.82MPa和3.93MPa，即R32的為R22的1.62倍，為R410A的1.029倍。較大數(shù)值的冷凝壓力，一方面可以采用較小直徑的換熱管，克服較大的阻力損失；另一方面對(duì)系統(tǒng)的承壓和可靠性提出了更高的要求。不過(guò)，由于其壓力只比R410A的高約3%，現(xiàn)有的R410A系統(tǒng)使用的換熱器基本能夠承受R32系統(tǒng)的壓力要求；但是在具體應(yīng)用中還是需要特別注意系統(tǒng)的承壓要求，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。為了達(dá)到系統(tǒng)的壓力要求，必須降低冷凝溫度，即降低熱水的出水溫度。比如將冷凝溫度從65℃降低到60℃，R32系統(tǒng)的冷凝壓力將從4.38MPa降低到3.93MPa.也就是說(shuō)，對(duì)于R32系統(tǒng)，筆者認(rèn)為其*高出水溫度只能夠達(dá)到55℃，不能夠達(dá)到60℃.在相同的蒸發(fā)溫度下，R32的蒸發(fā)壓力比R410A的稍高，但是比R22和R407C高出的幅度要大。比如，在-15℃蒸發(fā)溫度下，R32的蒸發(fā)壓力比R22的高出64.8%.較高的蒸發(fā)壓力，意味著采用R32制冷劑的空氣源熱泵熱水器有可能在更低的環(huán)境溫度下使用。

　　1.2.2飽和液體密度和飽和氣體比容

　　在相同溫度下，R32的飽和液體密度*低，在60時(shí)，僅為R410A的94%和R22的75%.液態(tài)制冷劑密度的大小直接影響制冷劑的充注量，在相同容積下，密度小的制冷劑充注量小。

　　在相同溫度下，R32飽和氣體的比容略低于R22的，但是比R410A的高。飽和制冷劑的比容大，意味著壓縮機(jī)的排氣量相同時(shí)，比容大的制冷劑的質(zhì)量流量有所降低，制冷（熱）量有所降低。但這并不表明制冷劑的物性差，因?yàn)樾适瞧渲评洌幔┠芰εc其功耗量的比值，所以還要考慮其功耗量的大小。

　　1.2.3飽和液體比熱容

　　在相同的溫度下，飽和液態(tài)比熱容越大，達(dá)到相同的過(guò)冷度放出的熱量越大，所需要的換熱器面積越大。從圖5可以看出，R32飽和液體的比熱容比R410A，R407C以及R22的都要高。對(duì)于熱泵熱水器來(lái)說(shuō)，采用R32的好處是相同質(zhì)量的制冷劑，可以釋放給水更多的熱量，起到較好的加熱效果。

　　1.2.4飽和液體黏度和飽和氣體黏度

　　在相同溫度下，R32的黏度比其他3種制冷劑的都要低。在60時(shí)，R32飽和液體的黏度為R410A的94.6%，R22的67.1%.R32飽和氣體的黏度比R22的高，比R407C和R410A的低。在10時(shí)，R32飽和氣體的黏度比#82#制冷與空調(diào)第10卷R 22的高1.5%，比R410A的低6%.由于飽和液體和飽和氣體制冷劑的黏度小，一方面可以減少流體與管壁以及流體內(nèi)部的摩擦損失；另一方面可以減小傳熱時(shí)的附面層厚度，從而增大傳熱系數(shù)。另外，黏度小的制冷劑，可以減小制冷劑流動(dòng)過(guò)程的阻力損失。因此，與其他3種制冷劑比較，R32液態(tài)制冷劑的流動(dòng)阻力小，傳熱效果好。

　　1.2.5飽和液體導(dǎo)熱系數(shù)和飽和氣體導(dǎo)熱系數(shù)

　　R32飽和液體的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于其他3種制冷劑；而其飽和氣體的導(dǎo)熱系數(shù)基本與R410A的相當(dāng)，但是高于其他2種制冷劑。由于制冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)越大，在蒸發(fā)器和冷凝器中的傳熱系數(shù)越大，有利于提高系統(tǒng)的換熱性能：因此，可以認(rèn)為R32制冷劑具有比較好的傳熱性能，用于空氣源熱泵熱水器時(shí)有利于提高能效。

　　1.2.6汽化潛熱

　　從汽化潛熱隨溫度的變換規(guī)律可以看出，R32的汽化潛熱在相同溫度下比其他3種制冷劑的都要高。在60下，R32的汽化潛熱比R410A的高出60.7%，比R22的高出25.4%；在10下，R32的汽化潛熱比R410A的高出43%，比R22的高出52%.汽化潛熱越高，單位質(zhì)量制冷劑吸收或放出的熱量越多。所以，R32用于熱泵熱水器，可以降低壓縮機(jī)輸送制冷劑的功率消耗，提高COP.

　　 2R32的理論循環(huán)分析

　　計(jì)算時(shí)選擇冷凝溫度60，蒸發(fā)溫度隨環(huán)境溫度變化，過(guò)冷度5，過(guò)熱度5，壓縮機(jī)壓縮過(guò)程為等熵壓縮，計(jì)算采用Solkane6.0軟件。

　　2.1壓縮比

　　在相同的蒸發(fā)溫度下，R407C的壓縮比*大；R32的基本與R410A的接近，但比R22的略低。圖中數(shù)據(jù)從另外一個(gè)側(cè)面說(shuō)明，在-20的蒸發(fā)溫度下，系統(tǒng)要達(dá)到60的冷凝溫度，計(jì)算中使用的4種制冷劑系統(tǒng)都會(huì)超出壓縮機(jī)的可靠壓比運(yùn)行范圍，處于不安全區(qū)域。為了滿足低溫下的制熱需求，只有降低冷凝溫度才能夠保證壓縮機(jī)的壓比。也就是說(shuō)，在低溫環(huán)境條件下，為保證壓縮機(jī)的可靠性，熱泵熱水器的熱水出水溫度須要降低。

　　在整個(gè)蒸發(fā)溫度范圍內(nèi)，R32制冷劑系統(tǒng)循環(huán)的壓縮比都低于R22和R407C的，基本與R410A的相當(dāng)。由于空氣源熱泵熱水器的壓縮機(jī)經(jīng)常工作在高冷凝溫度范圍，第3期饒榮水：制冷劑R32特性及其用于空氣源熱泵熱水器的理論循環(huán)分析#83#容易造成高的壓縮比。因此，從壓縮比角度看，R32是一種更加適合于熱泵熱水器的制冷劑。

　　2.2 COP

　　在相同的蒸發(fā)溫度下，R410A循環(huán)的COP*低，R22循環(huán)的*高，R32循環(huán)比R407C略低。比如，在10的蒸發(fā)溫度下，R32循環(huán)的COP為R22的92.1%，為R410A循環(huán)的106.8%；在-12的蒸發(fā)溫度下，R32循環(huán)的COP為R22的92.6%，為R410A循環(huán)的108.7%.與傳統(tǒng)電熱水器和燃?xì)鉄崴飨啾?，空氣源熱泵熱水器的一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)是具有很好的節(jié)能效果。而體現(xiàn)節(jié)能的*好評(píng)價(jià)指標(biāo)就是熱泵熱水器的能效比COP.因此，從提高系統(tǒng)理論COP角度看，R32比R410A更加適合用于熱泵熱水器，更能夠體現(xiàn)節(jié)能，降低碳排量的環(huán)保特性。

　　2.3排氣溫度

　　不同制冷劑的排氣溫度隨蒸發(fā)溫度的變化規(guī)律.在相同的蒸發(fā)溫度下，R32的排氣溫度*高，R407C的*低，R410A的與R22的接近。

從理論循環(huán)計(jì)算看，在60冷凝溫度條件下，蒸發(fā)溫度低于5后，壓縮機(jī)的排氣溫度將超過(guò)110，這將惡化壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的工作環(huán)境。所以，從排氣溫度角度考慮，R32不是用于熱泵熱水器的理想制冷劑；但是，壓縮機(jī)的排氣溫度可以通過(guò)制冷劑噴液等方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證其在可靠的運(yùn)行范圍內(nèi)。

　　2.4容積制熱量

　　R32的容積制熱量*高，R407C的*?。辉谡舭l(fā)溫度為10時(shí)，R32的容積制熱量比R22的高58%，比R407C的高67%，比R410A的高14%.這說(shuō)明，為了達(dá)到相同的制熱效果，采用R407C制冷劑壓縮機(jī)的排氣量要比R32的大。較高的容積制熱量，可以降低壓縮機(jī)的排氣量，減小壓縮機(jī)氣缸設(shè)計(jì)尺寸，減小壓縮機(jī)的外形體積尺寸，從而降低壓縮機(jī)的成本。從容機(jī)制熱量角度看，R32是一種用于熱泵熱水器的很好的制冷劑；排氣量相同時(shí)，使用R32制冷劑可以實(shí)現(xiàn)*好的制熱效果。

　　2.5回氣比容

　　回氣比容隨蒸發(fā)溫度的變化規(guī)律見(jiàn)圖16.從圖可以看出，在相同的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度條件下，R32的回氣比容比R410A的高，稍低于R22的和R407C的。這種差別在低蒸發(fā)溫度區(qū)域更加明顯。這說(shuō)明在相同的蒸發(fā)溫度下，如果壓縮機(jī)的排氣量相同，壓縮機(jī)吸入R32的質(zhì)量比R22的#84#制冷與空調(diào)第10卷略多，但低于R410A的，高于R407C的。從回氣比容角度看，R32比R22和R407C更加適合用于熱泵熱水器，但略差于R410A.

　　3結(jié)論

　　1）對(duì)比R32，R22，R407C和R410A四種制冷劑的基本特性，從傳熱和流動(dòng)角度看，R32具有較低的黏度，較高的導(dǎo)熱系數(shù)，以及較高的汽化潛熱，冷凝壓力和蒸發(fā)壓力。由于R32系統(tǒng)的冷凝壓力較高，對(duì)系統(tǒng)的承壓性能提出了更高的要求，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)須要采取適當(dāng)?shù)姆椒刂?高壓力，以保證系統(tǒng)的安全性?？紤]到系統(tǒng)的可靠性，R32系統(tǒng)的*高出水溫度建議為55.

　　2）通過(guò)理論循環(huán)計(jì)算分析，R32系統(tǒng)具有較低的壓縮比，較高的COP以及很好的容積制熱量，適合用于空氣源熱泵熱水器；但是，R32系統(tǒng)的排氣溫度較高，須要通過(guò)制冷劑噴液等方法降低排氣溫度，以保證壓縮機(jī)的可靠性。

　　3）R32制冷劑經(jīng)過(guò)合理的系統(tǒng)匹配后可以用于空氣源熱泵熱水器，并得到較高的COP.在當(dāng)前節(jié)能減排的大環(huán)境下，可以考慮推廣使用R32.同時(shí)，考慮到空氣源熱泵熱水器能效限定值國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在制定中，隨著該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，可能會(huì)推動(dòng)這種有利于提高系統(tǒng)COP的R32制冷劑在空氣源熱泵熱水器上的應(yīng)用。

　　4）具有較低GWP值的R32制冷劑，在我國(guó)空氣源熱泵熱水器行業(yè)的推廣應(yīng)用，將有助于實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略。

　　國(guó)內(nèi)對(duì)空氣源熱泵熱水器用制冷劑提出了很多替代方案，比如R417A，R404A，R407C，R134a和CO2等。各種不同制冷劑在實(shí)際應(yīng)用中取得的效果除了與制冷劑本身的特性有關(guān)外，還與熱泵熱水器的類別以及使用條件有很大關(guān)系。所以，一種性能優(yōu)良的制冷劑只有與一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)良的熱泵熱水器產(chǎn)品相結(jié)合，才能夠*大地發(fā)揮其節(jié)能環(huán)保性能，為用戶和廠家提供*大的經(jīng)濟(jì)效益。